馬軍院士:再生水為未來經(jīng)濟社會發(fā)展添動能
馬軍院士:再生水為未來經(jīng)濟社會發(fā)展添動能
添加時間:2024-12-02 08:36:01 作者:許晨陽 來源:《中國水利報》2024年11月23日第5701期(原題為《再生水,為中國未來經(jīng)濟社會發(fā)展添動能
(原題為《再生水,為中國未來經(jīng)濟社會發(fā)展添動能——英國皇家化學會“可持續(xù)發(fā)展水獎”和美國化學會“環(huán)境科學與技術(shù)杰出成就獎”獲得者、中國工程院院士馬軍及其團隊深研再生水利用》)
添加時間:2024-12-02 08:36:01 作者:許晨陽 來源:《中國水利報》2024年11月23日第5701期(原題為《再生水,為中國未來經(jīng)濟社會發(fā)展添動能
——英國皇家化學會“可持續(xù)發(fā)展水獎”和美國化學會“環(huán)境科學與技術(shù)杰出成就獎”獲得者、中國工程院院士馬軍及其團隊深研再生水利用》) 分享到:
我國是水資源極度短缺的國家,嚴重的水資源供需矛盾給我國糧食生產(chǎn)及經(jīng)濟建設(shè)帶來巨大壓力。面對水資源、水生態(tài)、水環(huán)境的剛性約束,全面實施區(qū)域污水再生循環(huán)利用,讓再生水成為“第二水源”是“解渴”城鄉(xiāng)與工業(yè)發(fā)展的必由之路。
中國工程院院士馬軍團隊數(shù)十年如一日扎根于給水排水工程教學、科研與實踐前沿,研究開發(fā)了一系列創(chuàng)新技術(shù),提出再生水回用應(yīng)遵循“依需定水,一用一策,分布式獨立循環(huán),多維共進”的模式,并通過全生命周期的環(huán)境影響評價、投資與運行成本評價、生態(tài)效益評價,對污水再生進行全方位評估,以促進區(qū)域水資源循環(huán)利用,提升水資源綜合利用效率,為構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會奠定堅實基礎(chǔ)。再生水循環(huán)利用的總體目標是充分利用多樣化的水源,以最少的能源消耗實現(xiàn)水資源高效利用,統(tǒng)籌考慮全生命周期的水資源管理,加快發(fā)展水資源新型生產(chǎn)力,全面推動水資源高質(zhì)量發(fā)展。針對我國水資源實際情況以及再生水循環(huán)利用目標,馬軍院士團隊研制并創(chuàng)建了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)技術(shù)體系,為污水再生循環(huán)利用提供了有力保障。馬軍院士指出,污水源頭減污降碳與營養(yǎng)物制肥回田、水資源過程分布式資源回用以及末端污水廠智慧管理等新技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展,將從多個維度助力化解水資源危機,這一系列舉措將有效保障我國淡水資源儲備,為城鄉(xiāng)高效節(jié)水與工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供堅實支撐。對于農(nóng)村污水,實行營養(yǎng)物源頭分類收集,制肥回田,處理水優(yōu)先灌溉。農(nóng)村土壤營養(yǎng)物、礦物質(zhì)和微量元素因向農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)移與長期流失,容易出現(xiàn)土壤肥力退化的情況,導致植物營養(yǎng)缺失和糧食減產(chǎn)。對此,馬軍院士提出,應(yīng)對農(nóng)村黑水、黃水和灰水加強污染物源頭分離與控制,實現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)定向資源化利用。通過多渠道源頭分離、精準減量和單獨處理,將黑水和黃水中的營養(yǎng)物質(zhì)收集制肥,就地還田;通過分級水處理系統(tǒng),根據(jù)區(qū)域土壤肥力需求,優(yōu)化灰水回用于田方案,提高再生水的適配性及安全性。對于城市生活污水,優(yōu)先工業(yè)利用,確保再生水高品質(zhì)循環(huán)利用。將城市生活污水處理后用于工業(yè)生產(chǎn),相較于將其用于生態(tài)補水,有更穩(wěn)定的需求和更可觀的經(jīng)濟效益。然而,再生水可能會含有一定污染物。為降低工業(yè)污染外泄的風險,馬軍院士提出工業(yè)用水“單循環(huán)、零排放”理念,采用臭氧催化耦合無機膜與功能化反滲透循環(huán)分離技術(shù),可有效脫除中性小分子類有機物,實現(xiàn)水質(zhì)高度凈化,可用于高端工業(yè)用水,顯著提高工業(yè)廢水利用率。根據(jù)不同類型工業(yè)用水的具體水質(zhì)要求,形成再生水利用工藝技術(shù)體系,確保再生水的高品質(zhì)循環(huán)利用。
對于工業(yè)污水,實行資源回收利用,實現(xiàn)變廢為寶。工業(yè)污水中往往含有高濃度有機廢物,采用傳統(tǒng)的單一生化降解方式,不僅運行成本高,還會產(chǎn)生較大的碳排放。針對這一問題,馬軍院士提出了基于多級功能膜分離的處理策略,通過源頭分級回收各種有機質(zhì)和無機物,實現(xiàn)分布式資源化利用。此外,工業(yè)污水或醫(yī)院廢水中通常含有難以降解的持久性污染物,對此,馬軍院士提出,利用吸附氧化-膜電耦合技術(shù),深度去除持久性污染物,從“源頭—水廠—龍頭”全流程靶向高效控碘。該技術(shù)不僅能深度去除有機碘,還將無機碘轉(zhuǎn)化為安全、穩(wěn)定且有益健康的碘酸鹽形態(tài)。對于高鹽廢水,實行近零排放,對工業(yè)副產(chǎn)鹽進行資源化處理。工業(yè)高鹽廢水的深度處理面臨運行成本高、淡水回用率低以及濃水排放量大的挑戰(zhàn),是工業(yè)廢水污染控制亟需突破的技術(shù)瓶頸。圍繞實現(xiàn)廢水近零減排和廢鹽分級循環(huán)利用的目標,馬軍院士提出了高級氧化耦合多級功能膜組梯度分離近零排放工藝集成技術(shù),用于高鹽有機廢水處理。這種全流程處理工藝,顯著降低了高鹽廢水的處理成本,減少了二次污染,還通過對工業(yè)副產(chǎn)鹽的分級分質(zhì)結(jié)晶,助力綠色可持續(xù)發(fā)展。對于雨水調(diào)蓄,實行原位分布式利用,輸送至地下存儲。針對一些地方出現(xiàn)的地下水水位下降、土壤板結(jié)、土壤鹽堿化等現(xiàn)象,馬軍院士指出,農(nóng)村應(yīng)該加強雨水調(diào)蓄管理,將種植和養(yǎng)殖有機結(jié)合,構(gòu)建具有雨水緩沖能力的農(nóng)田工程建設(shè)體系,通過有效留住雨水,促進地下滲入,科學調(diào)控地表徑流,可同步實現(xiàn)防洪與雨水資源的合理利用。針對城市傳統(tǒng)“合流制”排水體系雨水收納能力不足的問題,馬軍院士建議,應(yīng)遵循雨水在社區(qū)源頭分類收集、調(diào)蓄與資源利用的原則,開發(fā)小區(qū)雨水源頭收集與利用系統(tǒng)。在屋頂、庭院收集雨水,根據(jù)水質(zhì)情況將凈化后的雨水存儲于地下蓄水設(shè)施、池塘、地下管網(wǎng)、集水池和濕地系統(tǒng)中,實現(xiàn)分布式資源化利用。針對城市末端污水處理廠深度凈化的水資源利用與長期存儲等難題,馬軍院士提出,可將一部分再生水資源用于城市綠化和工業(yè)領(lǐng)域,剩余部分在滿足地層儲存要求的前提下輸送到地下含水層,緩解低滲區(qū)地下水流失,提升水資源的可持續(xù)管理能力。為破解水資源困境,馬軍院士團隊扎根于基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化實踐,產(chǎn)出一系列創(chuàng)新成果,為我國水資源管理與保護注入了強大的科技力量,為全球水資源危機的解決提供了中國智慧與方案?梢灶A(yù)見,這些更加綠色、更加可持續(xù)的水資源利用新范式與新架構(gòu),將有效助力城鄉(xiāng)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。來源 | 《中國水利報》2024年11月23日第5701期(原題為《再生水,為中國未來經(jīng)濟社會發(fā)展添動能——英國皇家化學會“可持續(xù)發(fā)展水獎”和美國化學會“環(huán)境科學與技術(shù)杰出成就獎”獲得者、中國工程院院士馬軍及其團隊深研再生水利用》)